混凝土结构设计梁板结构设计

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梁设计

1.截面：宽度不宜小于200，高宽比不宜大于4，跨高比不宜小于4；宽扁梁及深梁详规范。

2.梁截面控制指标

A. 纵筋配筋率：最小配筋率按《混凝土规范》表11.3.6-1中数值取用，一般模型计算会考虑，不用管；最大配筋率不宜大于2.5%；

B.纵筋净距：顶筋不应小于30mm和1.5d，底筋不应小于25mm和1.0d。钢筋多余2层时，2层以上钢筋中距应比下面2层中距增大1倍。各层钢筋间距不小于25mm和d（d为纵筋最大直径）。

C. 纵筋面积比：一级不应小于0.5，二三级不应小于0.3，四级规范无要求，一般取0.25。

D. 箍筋直径及肢数：当截面高度大于800时，箍筋直径不宜小于8mm；截面高度小于800时，箍筋直径不应小于6mm；一级不小于10mm，二三级不小于8mm，四级不小于6mm，当纵筋配筋率大于2%时，箍筋直径加大（按规范的表中最小直径来加大）；箍筋肢数：梁宽小于350mm用双肢箍，350~600时四肢箍，650~800时六肢箍。

E. 箍筋加密区最大间距：一级不大于hb/4、6d、100的较小者；二级不大于hb/4、8d、100的较小者；三四级不大于hb/4、8d、150的较小者。

F. 箍筋加密区长度：一级不小于2hb、500的较大者；二三四级不小于1.5hb、500的较大者。

3.梁配筋构造

A. 架立筋： 一般用12mm，但是《混凝土规范》9.2.6中指出，跨度小于4m是不宜小于8mm，跨度4~6m不应小于10mm，大于6m时不应小于12mm。

B. 梁侧构造筋：梁腹板高度hw（梁高-板厚）不小于450mm时，梁两侧沿高度配置纵向构造钢筋，间距不宜大于200mm，单侧配筋率不小于腹板面积（bhw）的0.1%；注意，扭筋构造是按照全高布置构造筋，间距不宜大于200mm

C. 悬臂梁构造：应有至少2根钢筋伸至悬臂梁外端，并向下弯折不少于12d，其余钢筋不应截断，应在《混凝土规范》9.2.8条规定的弯起点弯折。

刘景云等：现浇钢筋混凝土梁板结构优化设计　７３　现浇钢筋混凝土梁板结构优化设计　刘景云，计锋　（哈尔滨工业大学建筑设计研究院，　哈尔滨１５００９０）　【摘要】我国现阶段建筑业正在突飞猛进地向前发展，年完成建筑面积在６亿　以上。现浇钢筋混凝土　楼盖是目前采用的主要结构形式。如何能够经济合理地进行楼盖结构设计对建筑行业的一次性投入影响巨大。　本文介绍了现浇钢筋混凝土楼盖结构的类型及其优缺点，经过大量的结构优化设计计算，总结出经济合理的楼盖　类型，对广大工程设计人员具有一定的参考价值。　【关键词】楼盖结构；主次梁体系；优化设计　【中图分类号】ＴＵ３７５　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】１００１—６８６４（２００８）０５一ＯＯ７３—０２　１楼盖结构的作用　所有建筑结构体系均由基础、竖向、水平等主要分体系　构成，它们之间是相互依存的。楼盖是水平结构体系，是建　筑的重要组成部分。楼盖结构将楼面荷载传递给竖向承重　结构，通过竖向承重结构传递给基础，由基础传递给地基。　楼盖结构不但将荷载传递给竖向承重结构，同时成为竖　向承重结构的水平支撑，提高了竖向承重结构的稳定性及承　载能力，使房屋结构的整体性加强，刚度增大，变形减小，受　力性能得以充分发挥。　２楼盖结构的类型及优缺点　楼盖按结构形式通常可分为有梁楼盖和无梁楼盖，从体　系角度讲有梁楼盖即为梁板体系和无梁楼盖即为平板体系。　梁板体系又分为主次梁体系、双向密肋体系、空间桁架体系；　平板体系又分为现浇实心板和现浇空心板。　主次梁体系是应用最为普遍的一种结构形式，传力路径　是次梁至主梁至竖向构件，它具有以下优点：　（１）精心设计的主次梁楼盖混凝土平均折算厚度很　小，重量较轻。　（２）跨度适用范围大，一般混凝土结构经济适用跨度　６—１０ｍ，预应力混凝土结构经济适用跨度１２～１８ｍ。若在一　个方向具有抗弯和抗扭刚度较大的边支撑时，其正交方向的　跨度可以做到３６ｍ或更大。　（３）承载能力大，活荷载可达１０～２ｏｋＮ／ｍ２，甚至更大。　（４）　对框架结构的整体刚度贡献比平板和双向密肋及　空间桁架要大得多。　（５）结构受力清楚，传力途径简单明确。　双向密肋体系是指无边支撑的由正交密肋梁及板所构　成的楼盖。其传递荷载是沿正交方向同时作用的，由于双向　密肋的梁格构是双向网格，当柱网为正方时，对双向密肋的　受力来讲是最有利的。而随着柱网的长宽比改变，这种效益　就迅速消失，当柱网的长宽比大于或等于１．５时，双向作用　的意义已经微乎其微了。　双向密肋楼盖的最大优势就是它的经济适用跨度较大。　对于预应力混凝土双向密肋楼盖的经济适用跨度是１２～　２１ｍ，一般钢筋混凝土的双向密肋楼盖为９—１２ｍ，在１０．５～　１２ｍ跨度范围内，预应力混凝土和一般钢筋混凝土的综合效　益基本相当。由于双向密肋的网格尺寸较小，常用２．４～　３．６ｍ，肋间平板跨度小，又是双向传递荷载，板厚较薄，该楼　盖的折算厚度也较小，并且板格规律不必吊顶，经济美观。　该楼盖的最大缺点为抗震性能较差，要布置抗侧力结　构，如抗震墙等，对建筑空间有较大影响。　空间桁架体系是相当于有边支撑的双向密肋体系的一种　延伸，因跨度大到一定程度时用实腹梁不但不经济，而且重量　大，所以用桁架替代实腹梁。一般适用跨度在２１～３０ｍ。　通过采用相同截面高度的桁架，并在结构布置图中使所　有的上弦杆和下弦杆在两个方向都交错排列，则可形成一种　双向空间的桁架。由于桁架的上弦杆是通过斜腹杆与下弦　杆相连，则构成一种双向斜桁架式的网架。这样，每一根斜　腹杆对两个正交方向的上下弦杆同时起到对角支撑的作用，　从而节省了一些建筑材料费用（如附加的节点连接费用　等）。由于斜腹杆的这种双向定位的特征，国际上将这种体　系称为空间桁架体系或空间网格结构。　该楼盖的最大特点为适应的跨度大，材料为型钢与现浇　板组合结构，重量轻，施工速度较快。但与主次梁结构相比　对结构整体刚度贡献小，整体稳定性差。　平板体系即为无梁楼盖结构，它最大的优势是占有的结　构空间高度在所有结构体系当中是最小的，而且施工方便，　预应力混凝土平板及现浇空心板的水密性也好。特别是现　浇空心板的自重更小，对减轻结构自重更加有利，其经济效　益是相当可观的。但平板的最大弱势是对结构的整体刚度　的贡献在所有体系中是最小的。所以在抗震设防区，它仅适　用于所有的侧向力全部由建筑平面内均匀对称布置的剪力　墙或简体来承担的建筑结构。其次，它另一个弱点是楼盖的　混凝土折算厚度要比主次梁和双向密肋体系大，而于同等跨　度的双向梁板体系相当。　但从综合效益来比较，平板体系在高层结构中还是占有　很大的优势。一般情况下，采用平板楼盖，平均每８～９层就　可以增加一层。若保持原建筑的总层数不变，则该建筑的总　高度可降低ｌ１％左右。在风荷载作用下，建筑物的顶部位　移与其高度的４次方成正比，则其顶部位移约减小３５％，将　弥补平板结构对整体刚度贡献不足的弱点。另外，倾覆力矩　与高度的平方成正比，则减小了２１％。再加上省去１１％的　竖向构件、电梯、设备专业的竖向管线、维护墙体及装饰面等　材料用量，其综合效益应较好。

1工程概况

根据初步设计成果，提出设计资料及数据如下：

（1）、墙体厚度370mm，结构横向长L1＝40m，结构纵向长L 2＝36m。楼梯位于该层平面的外部，本设计不予考虑。楼盖采用整体式双向板肋形结构；

（2）、该建筑位于非地震区；

（3）、建筑物安全级别为二级；

（4）、结构环境类别二a类；

（5）、建筑材料等级：混凝土强度等级：混凝土C30； 钢筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋HRB335级，梁中受力筋HRB400级；

（6）、荷载：钢筋混凝土重力密度为25kN／m3，楼面面层为水磨石(25mm厚水泥砂浆，自重为20kN／m2)；梁板天花为混合砂浆抹灰(15mm，重力密度为17kN／m3)，楼面活荷载标准值4kN／m2；永久荷载分项系数1.2，可变荷载分项系数1.4。

（7）、结构平面布置及初估尺寸：板的支承长度为120mm，梁的支承长度为240mm。柱：b×h＝400mm×400mm，柱子的高度为4m；

（8）、使用要求：梁、板允许挠度、最大裂缝宽度允许值见混凝土结构学课本附录；

（9）、地基承载力为250KN/m2；

（10）、采用的规：混凝土结构设计规(GB50010-2010)，建筑结构荷载规(GB5009—2001)。

图1 梁板结构平面布置

由图1可知，支承梁纵向布置，跨度为8000mm，支承梁横向布置，跨度为6000mm。

板按弹性性理论方法计算，板的长边与短边之比小于2故为双向板梁楼盖。

2板的计算

2.1 确定板厚h和梁截面 计算构件板的厚度h= 115880()118405050qmmlmm（0xl为双向板的短向计算跨度）且80hmm故取120hmm。纵向梁的梁高h=2116000()500121812mmlmm（2l为横向梁的间距）梁的宽高比为2，则纵向梁的尺寸300500bhmmmm。

横向梁的梁高h= 1118000()57181414mmlmm（l为纵向梁的间距）梁的宽高比为2，则横向梁的尺寸300600bhmmmm。

混凝土结构设计计算书

1. 设计资料

根据初步设计成果，提出设计资料及数据如下：

（1）楼层平面如任务书附图所示。墙体厚度370 mm，结构横向长1L=18 m，结构纵向长2L=30 m。楼梯位于该层平面的外部，本设计不予考虑。楼盖采用整体式单向板肋形结构。

（2）该建筑位于非地震区。

（3）建筑物安全级别为二级。

（4）结构环境类别为一类。

（5）建筑材料等级：

混凝土强度等级：梁、板、C25级。

钢筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋为HPB235级，梁中受力筋为HRB335级。

（6）荷载：钢筋混凝土重度为25 kN/m3。

楼面面层为水磨石（底层20mm厚水泥砂浆，10mm面层），自重为0.65 kN/m2；梁板天花为混合砂浆抹灰15mm（重度为17 kN/m3）。楼面活荷载标准值6.5 kN/m3。

（7）结构平面布置及初估尺寸：板的支承长度为120mm，次梁的支承长度为240mm，主梁的支承长度为370mm。主梁沿房屋的横向布置。

次梁：间距12.0lm

主梁：间距26.0lm

柱：350350bhmmmm，柱网尺寸为6.06.0mm楼盖梁格布置如图1所示。

图1 梁板结构平面布置

2. 板的计算

板按考虑塑性内力重分布方法计算。板的21600032000ll，宜按双向板设计，按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。

板的厚度按构造要求取mmlh50402000401801。

次梁的截面高度应满足：

21111(~)(~)6000(500~333.33)12181218hlmmmm取450hmm

1111(~)(~)400(133.33~200)3232bhmmmm取200bmm

主梁的截面高度应该满足31111(~)(~)6000(400~600)15101510hlmmmm，650hmm，则取梁宽mmb250